Об использовании полей для квантовых вычислений.

Этот общий подход был использован для экспериментальной
реализации произвольных управляемых однокубитных унитарных устройств-ворот CNOT

274

, и трехкубитные ворота—а именно Тоффоли

271

и

Fredkin (controlled-SWAP, см.

3

)

258

ворота. Он
также был использован в экспериментальной реализации ряда
задач квантовых вычислений, таких как решение систем
двух линейных уравнений

275

(это также было сделано без

Ворота на основе запутывания

276

), факторинг 21 по версии

алгоритма Шора (см. [

277

]), измерение перекрытий состояний

И государственная чистота

258

, и свидетельство собственного состояния для простых

Квантовые алгоритмы

270

Элементы на основе запутанности
теперь также используются в более крупных квантовых схемах, в том числе
реализованных в интегрированной платформе

270

,

278

.

Использование различных архитектур фотонных квантовых ворот
позволило реализовать множество промежуточных
масштабных симуляций, реализованных в объемных и интегрированных
оптических платформах. Среди них

279

Являются спиновой цепью симулы-

Тион

280

, вычисление молекулярных энергий основного состояния

281

,

Гамильтоново обучение

282

И собственные состояния свидетельствующие

270

,

и сложные преобразования состояний, такие как Фурье

211

,

283

Или Кравчук

284

Преображается.

Весьма злободневный промежуточный фотонный квантовый ком-

Задача путинга - это задача дискретизации бозонов

285

–

292

, что является
примером вычислительных задач типа выборки в более
общем плане

293

. Бозонная дискретизация-это неуниверсальный
протокол, для которого есть сильные теоретические доказательства того, что
квантовое преимущество может наблюдаться. Рассмотрим n одиночных
фотонов, входящих в m

n оптических режимов, которые
подвергаются случайной унитарной операции на модовом пространстве.
Классически вычислительно трудно получить образцы

10

из распределения вероятностей, представляющего, где
фотоны появляются на выходе. Напротив, фотоны (и
другие бозоны), пересекающие унитарное пространство мод
, выполняют этот расчет естественным образом. Интересно, что тот же
квантово-классический разрыв производительности существует даже в том случае, если
фотонам разрешено поступать на случайные входы
схемы

294

Считается, что лучшая, чем классическая
, производительность дискретизации бозонов может быть достигнута с помощью 50-100
фотонов, продвигая идею о том, что эта система вполне может
обеспечить первую строгую экспериментальную демонстрацию
квантового вычислительного преимущества. Тем не менее,
для достижения этой цели все еще необходимо выполнить сложные ограничения на потери фотонов и другие шумы

134

,

295

,

296

Недавний ре-

Число просмотров

95

,

293

Охватить концептуальные и экспериментальные аспекты

Тема более подробная.

Промежуточные квантовые вычисления, вероятно, будут полностью отсутствовать-

Полноценное исправление ошибок.

Таким образом, потери фотонов и шум
в PQC необходимо будет контролировать другими методами.
Один из выдающихся подходов исследуется для NISQ

297

(шумные квантовые устройства промежуточного масштаба)-это машинное
обучение (МЛ). ML предоставляет метод работы с
квантовыми протоколами, работающими в среде
неизвестного или нехарактерного шума, или там, где полное ab
initio моделирование протокола является трудноразрешимым

298

, и

Может применяться к PQC и другим системам

299

Обратная
сторона ML, помогающая квантовым вычислениям путем управления
шумом, - это надежда на то, что квантовые компьютеры могут улучшить
ML для других приложений, возможно, даже в
режиме NISQ

297

.

Другие соответствующие предложения для квантовых
приложений ML включают в себя междугороднюю квантовую
связь

300

Или метрология

301

,

302

.

В последнее время стали появляться и экспериментальные демонстрации применения МЛ в квантовой информатике

282

,

303

–

305

.

Б.

Вычисление на основе кластерного состояния

В обычном PQC некоррелированные входные кубиты
обрабатываются сложной квантовой схемой одно -, двух -,
трех-и многобитовых элементов (которые, в свою очередь, могут быть
разложены на одно-и двухбитовые элементы). Здесь
генерация множества некоррелированных фотонных кубитов считается
“легкой” частью задачи, а логическая схема -
“трудной".”

306

задача выполнения вычислений.
Альтернативный подход-односторонние (или кластерные) квантовые
вычисления

255

,

256

,

307

В односторонних вычислениях
труднодоступное, сильно запутанное многофотонное состояние передается в
простую в реализации схему обработки, состоящую только
из однокубитных операций, измерений и классической
обратной связи.

6

,

308

Ключевая идея заключается в том, что в отсутствие
детерминированных двухфотонных операций состояние кластера
может быть построено автономно с использованием недетерминированных
взаимодействий, а затем вычисление прогрессирует с помощью тех
детерминированных однокубитных операций, для которых оптика
особенно подходит.